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本文要讲解的电源开关电路#xff0c;是用MOS管实现的#xff0c;且带缓开启功能#xff0c;非常经典。
一、电路说明
电源开关电路#xff0c;尤其是MOS管电源开关电路…
电源开关电路经常用在各“功能模块”电路的电源通断控制是常用电路之一。
本文要讲解的电源开关电路是用MOS管实现的且带缓开启功能非常经典。
一、电路说明
电源开关电路尤其是MOS管电源开关电路经常用在各“功能模块”电路的电源通断控制如下框图所示。
▲ 框图中“1个MOS管符号”代表“1个完整的MOS管电源开关电路”
在设计时只要增加一个电容C1一个电阻R2就可以实现软开启soft start功能。 ▲ 电容C1、电阻R2实现软开启soft start功能
软开启是指电源缓慢开启以限制电源启动时的浪涌电流。
在没有做软开启时电源电压的上升会比较陡峭。 ▲ 没有做软开启时电源电压上升沿比较陡峭
加入软开启功能后电源开关会慢慢打开电源电压也就会慢慢上升上升沿会比较平缓。 ▲ 加入软开启功能电源电压上升沿比较平缓
浪涌电流可能会令电源系统突然不堪重负而掉电导致系统不稳定。严重的可能会损坏电路上的元器件。
▲ 浪涌电流时常导致系统不稳定并可能损坏电路元器件
电源上电过快过急负载瞬间加电会突然索取非常大的电流。比如在电源电压是5V负载是个大容量电容的时候电源瞬间开启令电压瞬间上升达到5V电容充电电流会非常大。如果同样的时间内电源电压只上升到2.5V那么电流就小得多了。下面从数学上分析一下。
电量 电容容量 * 电容两端的电压即
Q C * U
同时 电量 电流 * 时间即
Q I * t
所以电流
I (CU) / t
从公式可以看出当电容容量越大电压越高时间越短电流就会越大从而形成浪涌电流。
大电容只是形成浪涌电流的原因之一其他负载也会引起浪涌电流。
二、原理分析
1、控制电源开关的输入信号 Control 为低电平或高阻时三极管Q2的基极被拉低到地为低电平Q2不导通进而MOS管Q1的Vgs 0MOS管Q1不导通5V_OUT 无输出。电阻R4是为了在 Control 为高阻时将三极管Q2的基极固定在低电平不让其浮空。 2、当电源 5V_IN 刚上电时要求控制电源开关的输入信号 Control 为低电平或高阻即关闭三极管Q2从而关闭MOS管Q1。因 5V_IN 还不稳定不能将电源打开向后级电路输出。此时等效电路图如下。 此时电源 5V_IN 刚上电使MOS管G极与S极等电势即Vgs 0令Q1关闭。
3、电源 5V_IN 上电完成后MOS管G极与S极两端均为5V仍然Vgs 0。
4、此时将 Control 设为高电平假设高电平为3.3V则 ①三极管Q2的基极为0.7V可算出基极电流Ibe为
(3.3V - 0.7V) / 基极电阻R3 0.26mA
②三级管Q2饱和导通Vce ≈ 0。电容C1通过电阻R2充电即C1与G极相连端的电压由5V缓慢下降到0V导致Vgs电压逐渐增大。
③MOS管Q1的Vgs缓慢增大令其缓慢打开直至完全打开。最终Vgs -5V。
④利用电容C1的充电时间实现了MOS管Q1的缓慢打开导通实现了软开启的功能。
MOS管打开时的电流流向如下图所示 5、电源打开后5V_OUT 输出为5V电压。此时将 Control 设为低电平三极管Q2关闭电容C1与G极相连端通过电阻R2放电电压逐渐上升到5V起到软关闭的效果。软关闭一般不是我们想要的过慢地关闭电源可能出现系统不稳定等异常。过程如下图。 过慢地开启和关闭电源都可能导致电路系统异常这个MOS管电源开关电路及其参数已经过大批量使用验证一般情况下可以直接照搬使用。
三、电路参数设定说明
调整C1、R2的值可以修改软启动的时间。值增大则时间变长。反之亦然。
如果不想使用软开启功能直接不上件电容C1即可。
使用原理图中所标型号的MOS管WPM2341A-3/TR通过的电流最好不要超过1.75A留至少30%的余量并且要注意散热。
因为下图中该MOS管的数据手册说它超过2.5A会损坏。 ———————————————— 版权声明本文为博主原创文章遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议转载请附上原文出处链接和本声明。原文链接https://blog.csdn.net/foleon/article/details/130011367
